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第十三章 微生物的系统发育及分类鉴定

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微生物的分类与鉴定PPT教案

微生物的分类与鉴定PPT教案

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书355
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一、经典分类鉴定方法（生理生化为主，形态为辅）
● 通常指长期以来，在常规鉴定中普遍 采用的 （形态 、 生理、生化、生态、生活史、血清 学反应 等指标 ）
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◆传统分类的细菌鉴定程序
第19页/共38页
●细菌自动鉴定系统
Bergey's Manual of Systematic Bacteriology ( 2 ed) Vol .1: The Archaea & the Deeply Branching &
Phototrophic Bacteria,
( 2001)
Vol. 2: Proteobacteria( 2004)
第26页/共38页
16s rRNA作为细菌进化的 计时器
●生物共有的 ●一定的信息量（1542个核苷酸） ●一定的保守性 ●便于比较研究
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（4）16s rRNA核苷酸序列分析
提取DNA
● DNA-PCR法
↓ PCR扩增16SrRNA
↓ PCR产物纯化分析
↓ 16SrRNA序列测定
转硝酸纤维素膜 ↓
加入放射性标志参照菌DNA（单链） ↓
洗去未杂交DNA ↓
闪烁计数器计数测定放射强度
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结论： 1. DNA同源性≥ 60% （同种） 2. DNA同源性≥ 70% （同亚种） 3. DNA同源性60~ 70% （不同亚
种） 4. DNA同源性20~ 60% （同属）
卷
类型
群（Section） 主要代表
肠杆菌，假单孢
Vol. 1 G-

微生物的进化系统发育和分类鉴定

微生物的进化系统发育和分类鉴定

第22页
第三节 细 菌 分 类
分类是认识客观事物一个基础方法。咱 们要认识、研究和利用各种微生物资源 也必须对他们进行分类。
分类学内容包括三个相互依存又有区分 组成个别: 分类、命名和判定。
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第23页
第三节 细 菌 分 类
分类（classification）是依据一定标准（表 型特征相同性或系统发育相关性）对微生物 进行分群归类, 依据相同性或相关性水平排 列成系统, 并对各个分类群特征进行描述, 方 便考查和对未被分类微生物进行判定；
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第31页
第三节 细 菌 分 类
三、细菌分类和伯杰氏手册
20世纪60年代以前, 国际上不少细菌 分类学家都曾对细菌进行过全方面分类, 提出过一些在当代有影响细菌分类系统。 但70年代以后, 对细菌进行全方面分类、 影响最大是《伯杰氏手册》。所以该书 当前已成为对细菌进行分类判定主要参 考书。
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第32页
第四节 微生物分类判定特征 和技术
鉴于微生物体形微小、结构较简单等特点, 微 生物分类和判定除了像高等生物那样, 采取传 统形态学、生理学和生态学特征之外, 还必须 寻找新特征作为分类判定依据。
在这方面微生物分类学家比动植物分类学家表 现了更高热情, 他们从不一样层次（细胞、分 子）、用不一样学科（化学、物理学、遗传学、
微生物的进化系统发育和分类鉴定
第17页
三、rRNA次序和进化
2. 全序列分析法
寡核苷酸编目分析法, 只取得了16SrRNA分子大 约30%序列资料, 加上采取是一个简单相同性计 算方法, 所以其结果有可能出现误差, 应用上受 到一定限制。

微生物的进化、系统发育和分类鉴定

微生物的进化、系统发育和分类鉴定

2. 生理生化分型
根据特殊的生理生化性状分 （1）生理：需氧性、温敏性、噬盐性、与宿主的关系、生活

史（有性生殖情况）等
（2）生化：营养类型（自养/异养）、对碳源的利用能力、对 氮源的利用能力、对生长因子的需要、对抗生素及抑菌剂的敏感 性、代谢产物（酶、毒素等）、对 pH 的适应性等 肠杆菌科细菌的分类主要靠生理生化
子实体干燥后，可借助风力、水力等到处传播，遇到适 宜的环境又萌发成为营养细胞。
七、微生物资源的开发利用和保护
1. 微生物资源 对人类具有实际或潜在用途或价值的微生物
2. 微生物资源的特点


资源极丰富；认识极不充分；利用价值极大
基础研究：分子生物学、转基因技术 应用研究：食品、农业、工业生产（药物及其它有机化
（2）专用仪器：药敏自动测定仪、生物发光测量仪、自动微 生物检测仪、微生物菌落自动识别计数仪、微生物传感器等 （3）生物芯片： （4）免疫学方法：
3. 数值分类法（numerical taxonomy）
又称统计分类法，现通称电子计算机分类法 （computer taxonomy） 依据数值分析的原理，借助电子计算机技术对拟 分类的微生物对象按大量表型性状的相似度进行统计， 最终给予分类的方法
3. 真核微生物的多样性
黏细菌（myxobacteria）
能形成子实体是粘细菌区别于其它原核微生物的最主要 标志
子实体（fruiting body）：营养细胞发育到一定阶段，在 适宜的条件下彼此向对方移动，在一定位置聚集成团， 形成形态各异，肉眼可见的子实体。单个子实体中可 能含有 109 个或更多由某些营养细胞转变而成的休眠 结构，称为粘孢子（mycospore）。 在营养生长阶段如果有足够的养料就不形成子实体

微生物的进化、系统发育和分类鉴定

微生物的进化、系统发育和分类鉴定

主要仪器设备
通用：气相色谱、液相色谱、质谱、X射 线衍色、核磁共振波谱仪、激光拉曼光谱仪、 激光显微镜等。 专用：阻抗测定、放射测量、微量量热计、 生物发光测量仪、药敏自动测量仪、自动微生物 检测仪。
现代分子生物学和免疫学技术 DNA探针，PCR、DNA芯片、ELISA、免疫 荧光、放射免疫及全自动免疫诊断。 计算机的应用 分类鉴定中的应用：分类单位确定、选择 分类特征；特征资料收集；资料编码、标准化； 相似性数值聚类分析。 在线控制：pH、温度、时间、压力、搅拌 转速、溶氧、补料等。 图像处理、分析、三维模拟，资料存储。
菌株或品系（strain）：同种微生物不同来源的 纯培养。模式菌株：按照命名法规的要求，当命名一 个新种时，需要指定一个菌株为这个种的命名模式。 群（group，series）：某些微生物特性介于两 种微生物之间，不易区分，两个种及它们之间的微生 物统称为群。
2、分类单元的命名
每一种微生物都有一个自己的专门名称。名称 分两类，一类是地区性的俗名(common name， vernacular name)；另一类是国际上统一使用的名 称，即学名(scientific name)。 中国科学院命名（俗名） As1299―――――“1”表示细菌。 As2604―――――“2”表示酵母菌。 As3758―――――－“3”表示霉菌。 As4650――――――“4”表示放线菌。 As5604――――――“5”表示真菌。
噬菌体分型 根据噬菌体的宿主范围可将细菌分为不同的噬 菌型和利用噬菌体裂解作用的特异性进行细菌鉴 定。
3 氨基酸顺序和蛋白质分析
蛋白质是基因的产物，蛋白质氨基酸顺 序直接反应mRNA顺序而与编码基因密切相关。 因此，可以通过对某些同源蛋白质氨基酸比 较来分析不同生物系统发育的关系，序列相 似性越高，其亲缘关系愈近。

微生物学微生物的分类和鉴定【可编辑PPT】

微生物学微生物的分类和鉴定【可编辑PPT】
②基因序列
《伯杰氏细菌鉴定手册》（Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology），第九版的伯杰氏手册基于细 胞壁的特性将原核生物分成四大类群，其中薄壁菌和厚壁菌两 个类群物种数量最多。
类群I：薄壁菌（革兰氏阴性菌） 组1：暗细菌纲（不进行光合作用） 组2：不产氧光合细菌纲（光合细菌，不产氧） 组3：产氧光合细菌纲（光合细菌，产氧）
草鱼肠道中弗氏柠檬酸杆菌的分离鉴定与PCR-SSCP分析
郑璐1，吕爱军1*，胡秀彩2，曹成亮1，蒋继宏2 (1.徐州师范大学生命科学学院，江苏 徐州 221116； 2.江苏省药用植物生物技术重点实验室，江苏 徐州 221116)
摘要：从草鱼（Ctenopharyngodon idellus）肠道中分离到3株细菌，暂时编
亚种(subspecies, subsp) 亚种是进一步细分种时所用的单元，一般指除 某一明显而稳定的特征外，其余鉴定特征与模 式种相同的种，是变种的同义词。
例2：酿酒酵母椭圆变种 Saccharomyces cerevisiae var．ellipsoideus
（五）菌株(strain) 又称品系（在非细胞型的病毒中则称毒株或株），表示 任何由一个独立分离的单细胞（或单个病毒粒）繁殖而 成的纯遗传型群体及其一切后代。 模式菌株（Type strain)：是一个种的具体活标本，必须是 该菌种的活培养物，是由一个被指定为命名的模式菌株 传代而来。
（2）细胞组分水平 （3）蛋白质水平 分类依据：
（4）核酸水平
• 微生物形态 • 生理特性 • 抗原特性 • 分子生物学方法
一、微生物分类鉴定中的经典方法
二、微生物分类鉴定中的现代方法
（一）通过核酸分析鉴定微生物遗传型

古生菌的多样性.

古生菌的多样性.

一、古生菌的分类历程
自从发现古生菌那一天开始，古生菌定 位的争论就一直没有停止过。但是细菌 这个名词出现的很晚，而古生菌这个称 呼就更晚了，它直到1990年才被提出 来。
20世纪60年代末以前主要根据细胞核的 结构把生物分为原核生物和真核两大类。 由于古生菌没有真正的细胞核，所以科 学家“理所当然”的把“古生菌”作为 细菌的一类归属于原核生物。
硫化叶菌
➢ 硫化叶菌是第一个分离鉴 定的极端嗜热古细菌 (Brock等，1970)，生长在 富硫的酸热泉中，温度达 90℃以上，pH 1～1.5。
4、无细胞壁古生菌——热原体属
AAAACUG和ACCCCA序列是遗传标志。这是 一类无细胞壁的原核生物，像无细胞壁的支原 体。由于其无细胞壁、嗜热、嗜酸、行好氧化 能有机营养，所以被称为热源体（或热原体， 众说不一）。
1、产甲烷古生菌
➢ 产甲烷菌是一群迄今为 止所知的最严格厌氧的、 能形成甲烷的化能自养 或化能异养的古菌群。
➢ 产甲烷细菌是都能产生 甲烷的一大类群，因此 包括了球形、杆形、螺 旋形、长丝状等不同形 态。
（1）嗜热自养甲烷杆菌
Methanobacterium thermoautotrophicum
包含了古菌中的大多数种类，包括了经常能 在动物肠道中发现的产甲烷菌、在极高盐浓 度下生活的盐杆菌、一些超嗜热的好氧和厌 氧菌，也有海洋类群。在16S rRNA系统发 育树上，它们组成一个单系群。
广古菌门的主要类群 1、产甲烷古生菌 2、极端嗜盐古生菌 3、超嗜热古生菌 4、无细胞壁古生菌 5、还原硫酸盐古生菌
（1）盐沼盐杆菌 Halobacterium spp. 细胞杆状(0.5～1.2μm ×1.0～6.0μm)。运动。有些 菌株具有气泡囊。革兰氏阴 性，好氧，化能异养型。 生活在盐湖、盐场及腐败的 盐制品等中性盐环境中。

微生物的进化系统发育


系统发育树的解读
物种分类
01
系统发育树可以帮助我们了解不同物种之间的亲缘关系，从而
进行正确的物种分类。
生物进化历程
02
系统发育树揭示了生物的进化历程，有助于我们理解生物进化
的规律和机制。
生物多样性的起源
03
通过系统发育树的研究，我们可以了解生物多样性的起源和演
化过程，为生物多样性的保护和利用提供科学依据。
01
环境污染
人类活动造成的环境污染可能影响微生物的生存和进化，如工业废水排
放可能影响水生微生物群落结构。
02
城市化与生态系统变化
城市化进程中生态系统发生变化，可能影响自然微生物群落的平衡和进
化。
03
农业活动与转基因生物
农业活动中使用农药和转基因生物可能对土壤微生物群落产生影响，改
变其进化轨迹。
THANKS
病原微生物在进化过程中可能发生变异，导致其致病力增强或传播 方式改变，从而引发新的疾病或使原有疾病更难治疗。
耐药性进化
微生物在进化过程中可能发展出对抗生素等药物的耐药性，使得一 些常见的感染病变得难以治疗。
共生微生物进化
共生微生物与人体和谐共存，其进化可能影响人体健康状况，如肠 道微生物群落的改变可能影响人体消化、免疫等方面。
微生物的进化机制
基因突变
基因突变是微生物进化的重要机制之一。基因突变可以产生新的 基因和性状，使微生物能够适应新的环境。
基因重组
基因重组也是微生物进化的重要机制之一。通过基因重组，微生物 可以获得新的遗传物质，从而产生新的性状和适应性。
自然选择
自然选择是微生物进化的关键机制之一。在自然环境中，只有适应 环境的微生物才能生存和繁殖，从而推动微生物的进化。

微生物分类学及系统发育


系統學systematics (系統分類學 系統分類學) 系統學 系統分類學 以分析生物特徵並按順序排列為最終目的的 科學研究 任何生物特性的研究是系統學的一部分 涵蓋了形態學、生態學、流行病學、 涵蓋了形態學、生態學、流行病學、生物化 學、分 子生物學和生理學 微生物分類使用新的分子技術 也介紹許多傳統方法 主要以伯杰氏系統細菌學手冊Bergey‘s 主要以伯杰氏系統細菌學手冊 ‘ Manual of Systematic Bacteriology，簡稱 ， BMSB 基因序列比對為基礎建構系統， 以16S rRNA 基因序列比對為基礎建構系統， 做成分類層級， 做成分類層級，並把原核生物分為古生物域 和細菌域，兩域分別包含2門和 和細菌域，兩域分別包含 門和 23 門
微生物學家採用雙名系統(binomial system)命名微生 微生物學家採用雙名系統 命名微生 物 由瑞典植物學家Carl von Linne所提 由瑞典植物學家 所提 系統為拉丁 化，斜體名稱分為兩部分 第一個字母大寫是屬名， 第一個字母大寫是屬名，第二個字母小寫 Escherichia coli 種名常代表特定性質，是穩定的， 種名常代表特定性質，是穩定的，某一特定生物最 早的特定性質有優先權 如果由於新的信息把某一個生物分到另一屬中， 如果由於新的信息把某一個生物分到另一屬中，而 改變屬名 分析和其他特徵， 根據 rRNA分析和其他特徵，鏈球菌屬 分析和其他特徵 (Streptococcus)分為 2個新屬，腸道球菌屬 個新屬， 分為 個新屬 (Enterococcus)和乳酸球菌屬 (Lactococcus) 和乳酸球菌屬 糞鏈球菌(Streptococcus faecalis)現在為糞腸 糞鏈球菌 現在為糞腸 球菌(Enterococcus faecalis) 球菌 菌名常被縮寫，屬名用一個大寫字母表示，例如E. 菌名常被縮寫，屬名用一個大寫字母表示，例如 coli，文章中第二次出現菌名時才可縮寫，第一次 ，文章中第二次出現菌名時才可縮寫， 出現還是要寫全名

《微生物分类鉴定》课件

土壤改良
微生物分类鉴定有助于了解土壤中微生物的种类和数量，分析土壤肥力和健康状况，为土 壤改良和治理提供科学依据。
在工业领域的应用
食品工业
微生物分类鉴定在食品工业中具 有广泛应用，如酸奶、面包、酒 类等产品的生产和质量控制都需 要对微生物进行准确的分类鉴定 。
环保工程
在废水处理和垃圾发酵等环保工 程中，通过微生物分类鉴定可以 了解微生物群落的结构和功能， 优化处理工艺和提高处理效率。
详细描述
通过分析微生物的基因组序列，如 16S rRNA基因序列、DNA指纹图谱 等，进行系统发育分析，确定微生物 的种属关系。该方法准确性高，适用 于各种微生物的分类鉴定。
免疫学鉴定法
总结词
利用特异性抗体与微生物抗原的结合反应进行分类鉴定的方 法。
详细描述
通过制备特异性抗体，利用抗原-抗体反应的原理，对微生物 进行检测和鉴定。该方法特异性强、灵敏度高，适用于临床 诊断和生物安全检测等领域。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
制药工业
在抗生素、酶制剂等生物药物的 生产中，通过微生物分类鉴定可 以筛选出具有生产能力的菌株， 提高药物的生产效率和纯度。
05
微生物分类鉴定未来展望
基因组学在微生物分类鉴定中的应用
基因组学的发展为微生物分类鉴定提供了更准确、更全面的 手段。通过全基因组测序和比较基因组学，可以更深入地了 解微生物的遗传背景和进化关系，为分类鉴定提供更可靠的 依据。
在农业领域的应用
植物病害诊断
通过微生物分类鉴定，可以确定引起植物病害的病原微生物种类，为农民提供准确的病害 诊断和防治方案，有助于保护农作物生长和产量。
生物防治
利用有益微生物对植物病害进行生物防治是当前研究的热点，通过微生物分类鉴定，可以 筛选出具有拮抗作用的微生物菌株，为生物防治提供有效的生物资源。

第十三章-微生物物种的多样性

第十三章微生物物种的多样性生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性等。

它们是由进化而形成的，不仅直接为人类提供了食品、药物、纺织品、燃料、材料等，而且还通过参与物质循环来维持地球上生命所必需的生存环境。

因此，保护生物的多样性，就是保护人类自己。

微生物多样性是生物多样性的重要组成部分，而且有其独特之处，起着不可替代的作用。

前几章已对微生物遗传多样性、生态系统多样性等作了阐述。

本章将阐明其物种的多样性，简要的介绍原核微生物(真细菌、古生菌)和真核微生物(真菌、粘菌、单细胞藻类、原生动物)的多样性。

第一节真细菌的多样性一、真细菌系统发育总观对细菌的系统发育以往的概念是根据类群的表型特征(主要是形态特征和生理生化特征及少量的遗传特征)来判断它们的系统发育和进化途径。

而通过细菌16s rRNA的序列分析已经揭示出，不同细菌本身保守的16SrRNA寡核苷酸序列才是识别系统发育的标记。

据此，细菌的系统发育包括12个独特的类群(图13-1)。

图13-1 细菌的系统发育树类群1. 紫色光合细菌及其有关细菌：目前将类群1称为变形细菌(Proteobacterium)。

是细菌中包括的属最多而且在生理特性上最具有多样性，由α、β、γ、δ、和ε5个亚门组成。

其中能进行光合作用的紫色细菌包括在α、β和γ3个亚门中，但一些有机化能营养的属，如：埃希氏菌属、假单胞菌属、醋单胞菌属和一些无机化能营养的属，如：硝化杆菌属、亚硝化单胞菌属、贝日阿托氏菌属等也包括在这3个亚门中。

δ和ε2个亚门只包括非光合作用的细菌。

尽管所有的肠道细菌、大多数的假单胞菌、自生和共生固氮细菌以及大多数化能无机营养细菌在形态、生理和生态分布的表型上与紫色细菌有明显的区别，但是，在系统发育上却都与紫色细菌有关。

由紫色细菌谱系可以引申出各种各样在生理特性和生态分布上有差异的重要细菌。

16s rRNA 序列分析的结果指明，AAAUUGG序列用以鉴别α亚门的紫色细菌；CYUUACACAUG(Y表示任意一个嘧啶)是β亚门的序列特征；ACUAAAACUCAAAG序列存在于大多数δ亚门紫色细菌的16SrRNA中。

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第十三章.微生物的分类和鉴定
Chapter 13 Microbial Taxonomy
第一节
通用分类单元
一、种以上的系统分类单元
（一）七级分类单元：
界、门、纲、目、科、属、种。
（二）种的概念： 是一大群表型特征高度相似、亲缘关系极其接近、 与同属内的其他物种有明显差异的一大群菌株 的总称。以一典型菌株为模式种。
3、rRNA寡核苷酸编目分析
4、微生物全基因序列测定
二、微生物分类鉴定中的现代方法
（二）细胞化学成分用作鉴定指标
1、细胞化学成分：肽聚糖肽尾第三位氨基酸； 肽桥结构；与临近肽尾交联的位置。 2、全细胞水解液的糖型：如放线菌可分四种类型。
3、磷酸类脂成分的分析：不同属，有所不同。
（三）数值分类法（统计分类法）
第一节
通用分类单元
二、学名（另有俗名）
(一)双名法(binominal nomenclature) (二)三名法(trinominal nomenclature)
三、亚种以下的几个分类名词
亚种（subspecies,subsp,ssp）、变种 (variety)、型(form)、菌株(strain)
一、Berggey氏原核生物分类系统纲要
1、《伯杰氏手册》简介
2、《系统手册》提要
古生菌界：2门、5组、8纲、11目、17科、 63属、
208个种。
细 菌 界 ： 1 6 门 、 2 6 组 、 2 7 纲 、 6 2 目 、 163科、814属、4727个种。
二、菌物分类系统纲要（《安•贝氏菌物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ典》）
真核生物域：原生动物界，假菌界，真菌界。
第四节 微生物分类鉴定的方法
一、微生物分类鉴定中的经典方法
指标：形态；生理生化反应；生态特性；生活史； 血清学反应；噬菌体敏感性。
二、微生物分类鉴定中的现代方法
（一）通过核酸分析鉴定微生物遗传型 1、DNA碱基比例的测定 2、核酸分子杂交法 用人工方法对两条不同来源的单链核酸进行复性（退火），以 构建新的杂合双链核酸，测定核酸分子同源程度和不同物种间亲缘 关系。
第二节 微生物在生物界的地位
一、生物的界级分类学说
两界、 六界、 三界、 四界、 五界
三总界五界系统
二、三域学说及其发展

三域：细菌域、古生菌域、真核生物域 内共生假说： 古生菌细胞吞噬a朊细菌和蓝细菌，发生内共生， 进化成线粒体和叶绿体，宿主成了个类真核生物。
第三节 各大类微生物的分类系统纲要